DE102004037250A1

DE102004037250A1 - Brennstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE102004037250A1
Application number: DE200410037250
Authority: DE
Inventors: Werner Kammerer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-07-31
Filing date: 2004-07-31
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2024-08-01
Also published as: DE102004037250B4

Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfaßt eine Ventilnadel (3), die mit einer Ventilsitzfläche (6) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einen an der Ventilnadel (3) angreifenden Anker (20). Der Anker (20) ist an der Ventilnadel (3) axial beweglich und wird von einem aus einem Elastomer bestehenden Dämpfungselement (33) gedämpft. Eine dem Dämpfungselement (33) zugewandte Fläche (39) des Flansches (34) ist gewölbt ausgebildet.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Beispielsweise ist aus der Druckschrift DE 102 08 224 A1 ein Brennstoffeinspritzventil insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt, welches eine Ventilnadel, die mit einer Ventilsitzfläche zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und einen an der Ventilnadel angreifenden Anker umfaßt. Der Anker ist an der Ventilnadel axial beweglich angeordnet und wird von einem aus einem Elastomer bestehenden Dämpfungselement gedämpft. Zwischen dem Anker und dem Dämpfungselement ist ein Zwischenring angeordnet, und das Dämpfungselement liegt auf einem mit der Ventilnadel kraftschlüssig verbundenen Flansch auf.

Nachteilig ist dabei insbesondere, daß der großflächige Elastomerring leicht aus seiner Ruheposition auswandern kann und dann durch Verklemmen einerseits zerstört werden kann und somit zu Fehlfunktionen des Brennstoffeinspritzventils führen kann.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das Dämpfungselement durch eine gewölbte Form einer dem Dämpfungselement zugewandten Fläche des Flansches automatisch entwässert wird und dadurch nicht mehr so weit auswandern kann, daß Beschädigungsgefahr besteht.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.

Vorteilhafterweise ist die Fläche des Flansches konvex unter einem Krümmungsradius R gekrümmt, der frei wählbar ist und insbesondere konstant sein kann.

Zudem ist von Vorteil, daß das Dämpfungselement lediglich über eine Anlagelinie an der Fläche anliegt, wodurch die Entwässerung vereinfacht wird.

Von Vorteil ist weiterhin, daß das Auswandern des Dämpfungselements dadurch begrenzt ist, daß ein Durchmesser der Anlagelinie stets kleiner ist als ein Durchmesser eines Zwischenrings, der dem Schutz des Dämpfungselements dient, wodurch ein Verhaken verhindert wird.

Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäß ausgestalteten Brennstoffeinspritzventils, und
2 einen schematischen Längsschnitt durch das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil im Bereich II in 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Bevor anhand von 2 das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 detailliert beschrieben wird, soll zum besseren Verständnis der Erfindung das Brennstoffeinspritzventil 1 zunächst anhand von 1 bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils 1 für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt und eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht mit dem Ventilschließkörper 4 in Wirkverbindung, der mit einer auf einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1, welches über eine Abspritzöffnung 7 verfügt. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen den Außenpol 9 einer Magnetspule 10 abgedichtet. Die Magnetspule 10 ist in einem Spulengehäuse 11 gekapselt und auf einen Spulenträger 12 gewickelt, welcher an einem Innenpol 13 der Magnetspule 10 anliegt. Der Innenpol 13 und der Außenpol 9 sind durch eine Verengung 26 voneinander getrennt und miteinander durch ein nicht ferromagnetisches Verbindungsbauteil 29 verbunden. Die Magnetspule 10 wird über eine Leitung 19 von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zuführbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt 17 ist von einer Kunststoffummantelung 18 umgeben, die am Innenpol 13 angespritzt sein kann.
Die Ventilnadel 3 ist in einer Ventilnadelführung 14 geführt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Einstellscheibe 15. An der anderen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich ein Anker 20. Dieser steht über einen ersten Flansch 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht 22 mit dem ersten Flansch 21 verbunden ist. Auf dem ersten Flansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird. In der Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und in einer Scheibe 36 am Ventilsitzkörper 5 verlaufen Brennstoffkanäle 30, 31 und 32. Der Brennstoff wird über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Brennstoffleitung und durch eine weitere Dichtung 37 gegen einen nicht weiter dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine abgedichtet.
An der abspritzseitigen Seite des Ankers 20 ist ein ringförmiges Dämpfungselement 33, welches aus einem Elastomerwerkstoff besteht, angeordnet. Es liegt auf einem zweiten Flansch 34 auf, welcher kraftschlüssig über eine Schweißnaht 35 mit der Ventilnadel 3 verbunden ist. Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist zwischen dem Dämpfungselement 33 und dem Anker 20 einen Zwischenring 38 auf, welcher das Dämpfungselement 33 vor Beschädigungen durch die Kanten der Brennstoffkanäle 30 im Anker 20 schützt.
Erfindungsgemäß ist eine dem Dämpfungselement 33 zugewandte Fläche 39 des zweiten Flansches 34 gewölbt ausgebildet, um das Auswandern des Dämpfungselements 33 zu unterbinden. Eine detaillierte Darstellung der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist 2 entnehmen.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 von der Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 am Ventilsitz 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt, wobei der Hub durch einen in der Ruhestellung zwischen dem Innenpol 12 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt den ersten Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab und der Brennstoff wird durch die Abspritzöffnung 7 abgespritzt.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich der mit der Ventilnadel 3 in Verbindung stehende erste Flansch 21 entgegen der Hubrichtung bewegt. Die Ventilnadel 3 wird dadurch in die gleiche Richtung bewegt, wodurch der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 aufsetzt und das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen wird.
2 zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung eine vergrößerte Ansicht des Bereichs II in 1. Übereinstimmende Bauteile sind dabei mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.
Dargestellt ist ein Teil der Ventilnadel 3, der damit verschweißte zweite Flansch 34 sowie der untere Teil des Ankers 20 mit den darin verlaufenden Brennstoffkanälen 30. Auf dem zweiten Flansch 34 liegt das Dämpfungselement 33 auf. Zwischen dem Anker 20 und dem Dämpfungselement ist ein Zwischenring 38 vorgesehen, welcher das Dämpfungselement 33, welches vorzugsweise aus einem Elastomer hergestellt ist, vor Beschädigungen durch die Kantenwirkung der Brennstoffkanäle 30 im Anker 20 schützt.
Ein grundsätzliches Problem bei der Anordnung eines ringförmigen Dämpfungselements 33, welches von der Ventilnadel 3 durchgriffen ist, stellt der sich innen zwischen der Ventilnadel 3 und dem Dämpfungselement 33 aufbauende Druck durch eingepumpten Brennstoff dar. Das Volumen, welches ohne Auswandern des Dämpfungselements 33 mit Brennstoff gefüllt werden kann, ist schnell befüllt. Beim weiteren Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 baut sich ein Druck auf, welcher das Dämpfungselement 33 asymmetrisch auswandern läßt. Dadurch kommt es zu Verhakungen des Dämpfungselements 33 mit dem Zwischenring 38, wodurch ein Vorgang beginnt, der zur vollständigen Zerstörung des Dämpfungselements 33 und in der Folge zu Fehlfunktionen und sogar zur Zerstörung des Brennstoffeinspritzventils 1 führen kann.
Um das Auswandern des Dämpfungselements 33 zu begrenzen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die dem Dämpfungselement 33 zugewandte Fläche 39 des mit der Ventilnadel 3 verschweißten zweiten Flansches 34 so auszuführen, daß diese zumindest abschnittsweise konvex gegenüber dem Dämpfungselement 33 gewölbt ist und somit sowohl zur Ventilnadel 3 als auch zu einem Innenraum 40 des Brennstoffeinspritzventils 1 hin geneigt ist. Die Krümmung der Fläche 39 kann dabei durch einen Krümmungsradius R beschrieben werden, welcher im wesentlichen frei wählbar ist. Der Krümmungsradius R kann dabei sowohl konstant sein als auch über die Fläche 39 variieren.
Das Dämpfungselement 33 liegt somit nicht mehr vollflächig, sondern nurmehr über eine Anlagelinie 41 an der Fläche 39 an. Ein Durchmesser d der Anlagelinie 41 ist dabei so bemessen, daß er stets kleiner ist als ein Durchmesser D des Zwischenrings 38.
Dadurch kann erreicht werden, daß das mit Brennstoff gefüllte Volumen im Dämpfungselement 33 automatisch entwässert wird, sobald das Dämpfungselement 33 mit einem Innendurchmesser an einer Stelle die Anlagelinie 41 überschreitet. Sobald also der Innendurchmesser des Dämpfungselements 33 über die Anlagelinie 41 auswandert, kann die zwischen der Ventilnadel 3 und dem Dämpfungselement 33 unter Druck eingeschlossene Flüssigkeit gezielt entweichen, ohne daß das Dämpfungselement 33 weiter auswandern kann. Somit ist das Maß, um welches das Dämpfungselement 33 aus seiner Ruhelage auswandern kann, begrenzt. Bedingt durch die Forderung, daß der Durchmesser d der Anlagelinie 41 stets kleiner ist als der Außendurchmesser D des Zwischenrings 38, kann sich das Dämpfungselement 33 nicht mehr am Zwischenring 38 verhaken. Die Dauerlaufstabilität des Dämpfungselements 33 wird somit erheblich verbessert.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt und z.B. auch für nach außen öffnende Brennstoffeinspritzventile 1 oder andere Ankerformen, beispielsweise Flachanker, geeignet. Insbesondere sind beliebige Kombinationen der Merkmale möglich.

Claims

Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einer Ventilnadel (3), die mit einer Ventilsitzfläche (6) zu einem Dichtsitz zusammenwirkt, und mit einem an der Ventilnadel (3) angreifenden Anker (20), wobei der Anker (20) an der Ventilnadel (3) axial beweglich ist und von einem aus einem Elastomer bestehenden Dämpfungselement (33) gedämpft wird, wobei das Dämpfungselement (33) auf einem mit der Ventilnadel (3) kraftschlüssig verbundenen Flansch (34) aufliegt, dadurch gekennzeichnet, daß eine dem Dämpfungselement (33) zugewandte Fläche (39) des Flansches (34) gewölbt ausgebildet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (39) gegenüber dem Dämpfungselement (33) konvex gewölbt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche (39) unter einem Krümmungsradius (R) gekrümmt ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (R) über die Fläche (39) konstant ist.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius (R) über die Fläche (39) variabel ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Anker (20) und dem Dämpfungselement (33) ein Zwischenring (38) angeordnet ist.
Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungselement (33) nur über eine Anlagelinie (41) an der Fläche (39) des Flansches (34) anliegt.
Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchmesser (d) der Anlagelinie (41) kleiner ist als ein Durchmesser (D) des Zwischenrings (38).